毕业论文终稿-圆管穿孔器设计（送全套CAD图纸 资料打包）

买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑学院本科毕业设计题目圆管穿孔器设计系别专业姓名学号指导教师2015年3月5日广东技术师范学院天河学院圆管穿孔器设计摘要此次设计的圆管穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于圆管、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。本文对圆管穿孔器进行设计，主要完成机械结构部分设计。整机结构主要由电动机产生动力将需要的动力传递到带轮上，然后通过带轮传递到带轮，通过小齿轮再过渡到卷双联齿轮上，双联齿轮轴上装有钻头机构。同时本文对该方案圆管穿孔器关键零部件设计过程进行了详细阐述，其主要内容包括系统总体方案的设计、电动机的选择、执行机构的设计、传动零部件的设计、轴的设计与校核以及轴承的选择等。本论文研究内容1圆管穿孔器总体结构设计。2圆管穿孔器工作性能分析。3电动机的选择。4圆管穿孔器的传动系统、执行部件。5对设计零件进行设计计算分析和校核。6绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词圆管；穿孔器；钻孔工艺圆管穿孔器设计IIIABSTRACTPIPEPERFORATOROFTHISDESIGN,ISASUBDIVISIONOFTHEROCKERDRILLING,HOLEPROCESSINGISMAINLYUSEDINPIPE,OILPIPELINES,COMMUNICATIONFACILITIES,WATERPIPESANDSOMEOTHERPIPELINETHEDRILLINGPROCESSISAFUNDAMENTALPARTOFTHEPROCESSINGHOLECLASS,ASLONGASTHEPROCESSINGOFPRECISIONDRILLINGTECHNOLOGYHASIMPROVED,INTHEPROCESSINGTECHNOLOGYBEHINDTHEPROCESSWILLBEMORECONCISE,IMPROVEPROCESSINGEFFICIENCY,SAVETIME,IMPROVEECONOMICBENEFITSTHISPAPERDESIGNEDTHEPERFORATOROFCIRCULARPIPE,MAINLYCOMPLETESTHEDESIGNOFMECHANICALSTRUCTURETHEWHOLESTRUCTUREISMAINLYPRODUCEDBYMOTORPOWERWILLNEEDTOTRANSFERTHEPOWERTOTHEBELTWHEELTHROUGHABELTWHEEL,ANDTHENTRANSFERREDTOTHEBELTWHEEL,ASMALLGEARANDTHETRANSITIONTOTHEROLLOFDOUBLEGEARTHROUGH,DUPLEXGEARSHAFTISPROVIDEDWITHABITMECHANISMATTHESAMETIME,THISARTICLEONTHESCHEMEOFCIRCULARPIPEPERFORATORKEYPARTSOFTHEDESIGNPROCESSINDETAIL,THEMAINCONTENTSINCLUDESYSTEMARCHITECTUREDESIGN,THECHOICEOFMOTORANDACTUATORDESIGN,TRANSMISSIONPARTSOFTHEDESIGN,SHAFTDESIGNANDCHECKINGANDCHOICEOFBEARINGSTHISTHESISRESEARCHCONTENT1THEOVERALLSTRUCTUREDESIGNOFPIPEPERFORATOR2PIPEPERFORATORPERFORMANCEANALYSIS3THECHOICEOFMOTOR4PIPETRANSMISSIONSYSTEM,THEEXECUTIVECOMPONENTPERFORATOR5THEDESIGNOFPARTSOFDESIGNCALCULATIONANDCHECK6DRAWINGMACHINEASSEMBLYDRAWINGANDASSEMBLYDRAWINGDESIGNOFIMPORTANTPARTSANDPARTSDRAWINGSZKEYWORDSCIRCULARTUBEPERFORATORDRILLINGTECHNOLOGYIV目录绪论1第1章圆管穿孔器总体设计211圆管穿孔器总体设计方案212机床方案的制定3121制定工艺方案3122确定机床的配置形式和结构方案3123机床联系尺寸图4第2章切削要素的选择与计算521确定工序间余量522选择切削用量523确定切削力、切削扭矩、切削功率624选择刀具结构625加工图7251加工示意图的作用和内容7252、绘制加工示意图之前的有关计算7第3章主轴箱设计931基本传动数据计算9311分配传动比9312计算机构各轴的运动及动力参数1032带传动设计10325确定带的根数11327作用在轴上的载荷12328带轮结构与尺寸见零件图1233齿轮传动设计12331第一级齿轮传动设计12332第二级齿轮传动设计1534轴的校核17圆管穿孔器设计V35键的校核2336轴承的校核24第4章穿孔器夹具概述2641穿孔器的夹具设计特点2642穿孔器的夹具的设计过程2743定位支承系统28第5章穿孔器的综合评价2851整体评价2852经济性分析2853市场分析29总结29参考文献31致谢32VI圆管穿孔器设计VIIVIII圆管穿孔器设计IXX圆管穿孔器设计XI圆管穿孔器设计1绪论中国在发展，中国的机械设备也在不断的发展，2015年中国工程机械业将迎来9000亿元市场容量，不仅给中国机械制造行业的带来巨大发展空间，同时也聚焦了国际的机械巨头的目光，使国外企业不断进驻中国市场，国内的机械企业在发展国内市场的前提下也不断的拓展国外市场，坚持“走出去”的策略，将中国机械设备国际化。我国已成为世界工程机械第一产销大国，中国制造的工程机械走向了世界各地。10年来，我国工程机械行业在发展方式转变、经济结构调整方面取得明显成效，综合实力迅速增强，国际竞争力和产业地位大大提升。我国工程机械行业各类产品的技术水平及可靠性大多已达到甚至超过了国际先进水平，在世界工程机械领域有了诸多响当当的中国品牌。我国机械行业门类齐全，规模大，2009年整体销售收入接近9万亿元，仅次于日本居世界第二位，占到全球机械销售额的15左右出口额达到2,425亿美元，跃居世界第四工业增加值超过2万亿元，约占当年我国GDP的8机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业2/3以上。因此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁”。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须加大精力，设计制造出更好广东技术师范学院天河学院2的机床。第1章圆管穿孔器总体设计11圆管穿孔器总体设计方案这次设计提出两个方案，第一对所选用的钻床加上一个齿轮变速箱，对齿轮的定位、夹紧进行设计，另外还应对工件的定位夹紧还有刀具选用进行设计。另一个方案，对选用的钻床加一个皮带轮变速箱，对皮带和皮带轮定位，夹紧进行设计，另外应对工件的定位夹紧进行设计，还有对刀具选用进行设计验算。对于第一个方案，增加齿轮变速箱将是亮点，实现穿孔器多档变速，满足对不同管道的加工，让加工时间更省。对于第二方案，其优点是设计简单，增加皮带轮就是，但使用时变速不方便。圆管穿孔器设计3图11穿孔器设计原理图根据以上分析，优先采用的是第一种方案，当计算到齿轮变速设计不足时，可以采用第二种方案，如果最终采用第二种方案也不会影响到前面的设计，因此，实际的方案选用要到对比钻削力大小与所选用钻床功率时才能确定。机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件实际和确定机床最大占地面积的指导图纸。12机床方案的制定121制定工艺方案零件加工工艺将决定机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。1加工孔的主要技术要求。假设孔直径为20MM工件材料为HT200，HB170241HBS要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量2万件，单班制生产2工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为005MM。根据机床的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案一次性加工通孔，孔径为20MM。3定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是人工夹紧。122确定机床的配置形式和结构方案1被加工零件的加工精度被加工零件需要在机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案广东技术师范学院天河学院4的主要依据。方槽轮幅式底板钻孔的精度要求较高，可采用钻孔机床。为了加工出表面粗糙度为RA16UM的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统。2被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此方槽轮幅式底板的材料是HT200、硬度HB170241、孔的直径为20MM。采用单孔加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。3零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为2万件，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。4机床使用条件根据使用机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的机床。123机床联系尺寸图机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件实际和确定机床最大占地面积的指导图纸。绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题1）机床装料高度的确定在确定机床装料高度时，要考虑车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位置、主轴箱最低主轴高度和通用部件尺寸的限制。根据我国具体情况，为了便于操纵和省力，对于一般的专用机床装料高度定为8001000毫米。2）夹具轮廓尺寸的确定夹具是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。3）夹具底座高度的确定夹具底座的高度应视夹具的大小而定，既要保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度。为了便于布置定位元件，一般夹具底座的高度不小于240毫米。圆管穿孔器设计54）主轴箱轮廓尺寸的确定在确定主轴箱的轮廓尺寸时，应力求小巧紧凑，节省金属。在联系尺寸图上还必须明确表明运动部件的终点和原位状态，以及运动过程中的情况；标明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系。特别当工件上加工部位对于工件中心不对称时，动力部件对于夹具和中间底座也就不对称，这时应注明动力头中心线相对夹具中心线的偏移距离。机床联系尺寸图绘制后，在机床各部件的具体设计过程中，可能发现某些尺寸定得不合理，甚至不能实现，则可按需要返过来修改尺寸图，加以调整。这时机床联系尺寸图就成了调整各部件相互之间正确尺寸联系的依据。为了避免设计工作的混乱和造成错误，为了有节奏有秩序地开展工作，必须及时地，全面地修改联系尺寸图。机床的联系尺寸图，主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注，各部件只画出必要的轮廓形状即可，尽量减少不必要的线条和尺寸。各部件应严格按同一比例绘制。综合以上所述通过对方槽轮幅式底板零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终设计该穿孔器钻床。这种总体设计能满足加工精度要求，整体结构简单，原理清楚，具有较好的实用性、可加工性和经济性。第2章切削要素的选择与计算21确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。因此在钻孔时，直径上工序间余量均为02MM。22选择切削用量确定了在机床上完成的工艺内容，就可以着手选择切削用量了。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（MM/MIN）应是适合有广东技术师范学院天河学院6刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转进给量（MM/R）与其适应。以满足直径的加需要，即2112INFFNFV式中各主轴转速（R/MIN）、各主轴进给量（MM/R）12,IFF动力滑台每分钟进给量（MM/MIN）VF由于方槽轮幅式底板钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得孔钻头直径D20，D24MM，进给量F018MM/R、切削速度V18M/MIN23确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度V及进给量F）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查机械设计手册表计算如下切削力2622FD80F6HB26242036545N切削扭矩1023T9180F610240212979NMM切削功率24P/970VD997918/974031424065KW式中HB布氏硬度F切削力（N）D钻头直径（MM）F每转进给量（MM/R）T切削扭矩NMMV切削速度（M/MIN）P切削功率KW圆管穿孔器设计724选择刀具结构方槽轮幅式底板的布氏硬度在HB170241，孔径D为10100MM刀具的材料选择高速钢钻头（W18CR4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择的麻花钻系列。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050MM的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。25加工图251加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、主轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图21为方槽轮幅式底板钻孔的加工示意图在图上应标注的内容（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及主轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。图21工作进给示意图广东技术师范学院天河学院8252、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）导向套的选择在机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型根据刀具导向部分直径和刀具导向的线速度V18M/MIN，选择固定式导向。2）导向套的参数根据刀具的直径选择固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表表21固定导向装置的标准尺DD1DD1D2LL1L2L3L4L524242230341504014121746固定装置的配合如下表表22固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）H7/G6H7/N6G6固定导向装置的布置如图22所示圆管穿孔器设计9图22固定导向装置的布置第3章主轴箱设计主轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和动力转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接，使各主轴获得预定的转速和转向。主轴箱传动系统要求设计1、在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。2、不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。3、为了结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比不大于1/2,后盖内齿轮传动比取在1/31/35，不用升速传动。4、由于是粗钻孔，主轴设置在第排位置，以减少主轴的扭转变形。5）、刚性钻孔主轴上的齿轮，其分度圆直径大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。6、驱动轴带动的转动轴不能超过两根，以免给装配带来困难。7）、主轴的分布被加工零件上加工孔的位置决定主轴的分布情况。孔的位置分布大致可归纳为同心圆分布、支线分布和任意分布三种类型。31基本传动数据计算311分配传动比根据结构设计要求，可以尽量采用电机直接带动的传动方式，这样设计的结构简单紧促，并且容易保证传动比，只是可能会引起机床传动的不平稳性。求得电机功率33KWP总主轴的转速MIN1473RN查表，选用电机如下广东技术师范学院天河学院10电机型号额定功率满载转速同步转速21MYKW4MIN2890R30/INR传动比I1473289012I上式中I0、I1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取I02，则减速器的传动比为326401I分配减速器的各级传动比，按展开式布置，查阅有关标准，取I1164，则I225。（注以下有I1代替I11，I2代替I22）312计算机构各轴的运动及动力参数A各轴的转速轴MIN/R48029601NM轴I/R7512I轴IN/R23INB各轴的输入功率轴KW068294011P轴91722轴33C各轴的输入转矩电动机输出转矩MN89216095DT轴N15401I轴M320987654122轴333IT圆管穿孔器设计1132带传动设计321选择皮带由设计可知V带传动的功率为22KW，小带轮的转速为960R/MIN，大带轮的转速为480R/MIN。查机械设计手册可知工况系数取KA15，PC152233KW。根据以上数值及小带轮的转速查相应的图表选取A型V带。322带轮基准直径查阅机械设计手册选取小带轮基准直径为D1100MM，则大带轮基准直径为D22100200MM323带速的确定S/M05160943160NV324中心矩、带长及包角的确定由式07D1D2A02D1D2可知07100200A02100200得210A0600初步确定中心矩为A0400根据相关公式初步计算带的基准长度M2517402102422021210）（ADDLD查机械设计手册选取带的长度为1250MM计算实际中心矩取386MMM38625174020DLA验算小带轮包角165371812A325确定带的根数查机械设计手册知LACKPZ1P1097P1011KA0965KL093广东技术师范学院天河学院12则取Z34029365019703Z326张紧力查机械设计手册Q010KG/M2015QVKVZPFCN13024519605430327作用在轴上的载荷91052SIN1342SIN20FZQ328带轮结构与尺寸见零件图图31带轮的结构与尺寸图33齿轮传动设计应尽量使相啮合齿轮的齿数之间没有公约数，以便使齿轮在使用过程中各齿之间都能相互啮合，以加速磨合，模数3M331第一级齿轮传动设计A选材料、确定初步参数1选材料小齿轮40CR钢调制，平均取齿面硬度为260HBS圆管穿孔器设计13大齿轮45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2初选齿数小齿轮的齿数为Z120，则大齿轮的齿数为Z22021423齿数比即为传动比1204I4选择尺宽系数D和传动精度等级情况，参照机械设计手册并根据以前学过的知识选取D06小齿轮直径D160MM，则小齿轮的尺宽为BDD1066020MM5齿轮圆周速度为参照机械设计手册选精度等级为S/M510648061NV9级。6计算小齿轮转矩T1MN104862059059161NPT7确定重合度系数Z、Y由公式可知重合度为69528038则由手册中相应公式可知7314Z69207520Y8确定载荷系数KH、KF确定使用系数KA查阅机械设计手册选取使用系数为KA185确定动载系数KV查阅机械设计手册选取动载系数KV110确定齿间载荷分布系数KHA、KFAM/N10/23703601485221DBTFATA则7022ZKHA4569YFA载荷系数KH、KF的确定，由公式可知广东技术师范学院天河学院1409315081HVAHKK4235093AFFB齿面疲劳强度计算1确定许用应力H总工作时间TH，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则H120835HT应力循环次数N1、N2866663110304570046HIIIHVTTTRN7812156UNV寿命系数ZN1、ZN2，查阅相关机械设计手册选取ZN110、ZN2115接触疲劳极限取HLIM1720MPA、HLIM2580MPA安全系数取SH10许用应力H1、H2MPA7201962LIM1HNHHZ3452LI2HNHS2弹性系数ZE查阅机械设计手册可选取PA190EZ3节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH254求所需小齿轮直径D1M34572085194610923211HEDHUTK圆管穿孔器设计15与初估大小基本相符。5）分度圆直径D1,D2M6031ZM126432ZD6）确定尺宽取大齿轮尺宽为B120MM小齿轮尺宽取B220MM332第二级齿轮传动设计A选材料、确定初步参数1选材料小齿轮40CR钢调制，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2初选齿数取小齿轮的齿数为18，则大齿轮的齿数为18222403齿数比即为传动比21840I4选择尺宽系数D和传动精度等级情况，参照机械设计手册并根据以前学过的知识选取D2/3初估小齿轮直径D154MM，则小齿轮的尺宽为BDD12/33926MM齿轮圆周速度为参照手册选精度等级为9级。S/05M6078460N15计算小齿轮转矩T1MN102759619NP59T51616确定重合度系数Z、Y由公式可知重合度为40283则由手册中相应公式可知683714Z0520Y7确定载荷系数KH、KF确定使用系数KA查阅机械设计手册选取使用系数为KA185广东技术师范学院天河学院16确定动载系数KV查阅机械设计手册选取动载系数KV10确定齿间载荷分布系数KHA、KFAM/N10/619568402121DBTFATA则36022ZKHA478YFA载荷系数KH、KF的确定，由公式可知2315081VA34732HAFFC齿面疲劳强度计算1确定许用应力H总工作时间TH，假设该弯曲机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则H120835应力循环次数N1、N2766663110353045706HIIIHVTTTRN67121253UNV寿命系数ZN1、ZN2，查阅机械设计手册选取ZN1133、ZN2148接触疲劳极限取HLIM1760MPA、HLIM2760MPA安全系数取SH1许用应力H1、H2MPA8103762LIM1HNHHSZ242LI2HNH2弹性系数ZE查阅机械设计手册可选取PA190EZ3节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH25圆管穿孔器设计174求所需小齿轮直径D1M078124605953/281323211HEDHZUTK与初估大小基本相符。5）分度圆直径D1,D20431ZM541832ZD6确定尺宽取大齿轮尺宽为B1392/326MM小齿轮尺宽取B226MM34轴的校核341一轴的校核轴直径的设计式89M274061NPC20159333T6D取D30轴的刚度计算A按当量弯矩法校核1设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。广东技术师范学院天河学院18圆管穿孔器设计19图32轴的受力转矩弯矩图2求作用在轴上的力如表31，作图如图32C表31作用在轴上的力垂直面（FV）水平面（FH）轴承1F212NF4891N齿轮2NBVF1367498NFAH轴承3F1476NF31570N带轮40FV1056NBHF3）求作用在轴上的弯矩如表32，作出弯矩图如图32D、图32E广东技术师范学院天河学院20表32作用在轴上的弯矩垂直面（MV）水平面（MH）1308NM9FT1VM97101CHFMNMM合成弯矩截面97128M971308220534N4V15NM204367389H合成弯矩截面1055103482M4）作出转弯矩图如图32F5）作出当量弯矩图如图32G，并确定可能的危险截面、如图32A。并算出危险截面的弯矩如表33。表33截面的弯矩截面10543NMTM22E截面66）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得650MPA。用插入法查表得B1025MPA，60MPA。B0B159012607）校核轴径如表34表34验算轴径截面M6210M3BED截面4831BE结论按当量弯矩法校核，轴的强度足够。圆管穿孔器设计21B轴的刚度计算717141029086523357IPIIPINIPIILTIILTG2I4P1D50834P262I4PD17034P8692I45PD34P62510I47PD6834P85012164829520834671695270483652079所以轴的刚度足够1）求作用在轴上的力如表35，并作图如图33C表35作用在轴上的力垂直面（FV）水平面（FH）1F31627NF18362N2381NBVF867NFAH2F4754NF312619N轴0V21848NBH广东技术师范学院天河学院222）计算出弯矩如表6，并作图如图33D、图33E表36轴上的弯矩垂直面（MV）水平面（MH）M314825N9FP1VM1680479351CHFMNMM合成弯矩截面M1640N1680473482529NV537H合成弯矩截面16031546718272M3）作出转弯矩图如图32F4）作出当量弯矩图如图32G，并确定可能的危险截面、和的弯矩如表37表37危险截面的弯矩截面M1640NTM22E截面3E6）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得650MPA。用插入法查表得B1025MPA，60MPAB0B159026017）校核轴径如表38表38校核轴径截面M846910M3BED截面0531BE圆管穿孔器设计23结论按当量弯矩法校核，轴的强度足够。B轴的刚度计算717141029086523357IPIIPINIPIILTIILTG所以轴的刚度足够附轴二与轴三的校核与轴一相同。取轴二的直径为35，轴三的直径为30经检验，合格。35键的校核平键的强度校核A键的选择键的类型应根据键联接的结构使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转拒的大小，联接的对中性要求，是否要求轴向固定，联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离长短，以及键在轴上的位置等。键的主要尺寸为其横截面尺寸键宽B键高H与长度L。键的横截面尺寸BH依轴的直径D由标准中选取。键的长度L一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长度，并应符合标准规定的长度系列。故根据以上所提出的以及该机工作时的要求，故选用A型普通平键。由机械设计手册查得键宽B16MM键高H10MM键长L30MMB验算挤压强度平键联接的失效形式有对普通平键联接而言，其失效形式为键，轴，轮毂三者中较弱的工作表面被压溃。工程设计中，假定压力沿键长和键高均匀分布，可按平均挤压应力进行挤压强度或耐磨性的条件计算，即静联接PPKLDT2式中传递的转矩MN轴的直径D键与轮毂的接触高度MM，一般取K2HK广东技术师范学院天河学院24键的接触长度MM圆头平键LBLL许用挤压应力PMPA键的工作长度M1425BLL挤压面高度10HK转矩NPT659N091587966许用挤压应力，查机械设计手册表，MPAP则挤压应力A602431596026APMPKLT所以此键是安全的。附键的材料因为压溃和磨损是键联接的主要失效形式，所以键的材料要求有足够的硬度。国家标准规定，键用抗拉强度不低于的钢制造，如45钢Q275MPA60等。36轴承的校核滚动轴承是又专业工厂生产的标准件。滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制订有国家标准，在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型、尺寸和公差等级等，并进行轴承的组合结构设计。361初选轴承型号试选10000K轴承，查机械设计手册GB2811994，查得10000K轴承的性能参数为C14617NCO162850N脂润滑190MIN362寿命计算A计算轴承内部轴向力查表得10000K轴承的内部轴向力2/YFRS65032815COS670COSYN47415839222RF圆管穿孔器设计25则N90287121YFRSB计算外加轴向载荷XC计算轴承的轴向载荷因为21SF故轴承1N902811SAF轴承221D当量动载荷计算由式ARPPYFXFF查表得的界限值A42051TGE90152382R742AF查表知ERA90/1故390COS4YXEFRA71故390422则N90590283124211ARPPYXF137221ARPPFFF广东技术师范学院天河学院26式中轻度冲击的运转21PF由于，且轴承1、2采用型号、尺寸相同的轴承，故只对轴承2进行寿21PF命计算。N032PE计算轴承寿命H450193672110660PHFCNLF极限转速计算由式LIM21NFMAS503467PFC67/21RCTGRCTGRA查得载荷系数1F载荷分布系数802故MINR9650MASNIR1计算结果表明，选用的10000K型圆柱孔调心轴承能满足要求。第4章穿孔器夹具概述41穿孔器的夹具设计特点夹具是机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它用于实现被加工零件的准确定位，夹紧，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用。一般的机床夹具是作为机床辅助机构设计的，而穿孔器夹具是机床的主要组成部分。圆管穿孔器设计27穿孔器夹具和一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至根本的区别。穿孔器夹具的结构和性能，对穿孔器配置方案的选择，有很大的影响。有以下的一些特点1穿孔器夹具和机床其他部件有及其密切的联系。正确解决他们直径的关系，是保证穿孔器的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一，而且夹紧的结构也要按这些部件的具体要求来确定。2由于穿孔器床常常是单刀，通常要有角度加工，会产生很大的切削力和振动。因此，穿孔器夹具必须具有良好的刚性和足够的夹紧力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何的位移，同时，也不容许工件产生不应该的变形。3穿孔器夹具是保证加工精度的关键部件，其制造，设计，调整都有严格的要求。4穿孔器夹具应便于实现定位和夹紧的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切屑从加工空间自动排除；便于观察和检查，便于更换和维修。此外，不要把穿孔器夹具和组合夹具混淆起来，组合夹具是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的和通用的元件组装的定位夹紧机构。用完后，这些元件可重新组合成新的夹具。而穿孔器夹具不便于改装。42穿孔器的夹具的设计过程1研究分析所要设计夹具的原始数据和要求。因为在拟定穿孔器机床工艺和结构方案时，对夹具的结构型式和主要性能已提出了原则要求，在具体设计时，应该认真分析被加工零件的结构特点、工艺安排、加工方法和机床特点、刀具和导向的结构特点要求。2拟定夹具结构方案和进行必要的计算。根据机床总体设计中确定的工件定位基面，夹压位置，加工方法和刀具导向方式等制定总体方案。3穿孔器夹具总图和零件图的设计。如图41广东技术师范学院天河学院28图41夹紧装置设计图43定位支承系统定位支承系统主要由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成。在穿孔器上加工时，必须使被加工零件对刀具及其导向保持正确的相对位置，这要靠夹具的定位支承系统来实现。定位支承系统除了用于确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件的重量和压力，有时还要承受切削力。本次设计所加工的零件为圆管，属于管道类零件，为了固定管道在加工时不易转动，增加稳定性，采用两块V型块上下夹住。第5章穿孔器的综合评价51整体评价我国摇臂钻床企业经过多年的努力，不断加大了钻床在国际市场上的份额。近期，我国的摇臂钻床已经达到供不应求的局面，据了解，我国机床的产销量增速飞快。我国摇臂钻床行业要在这样激烈的机床市场上占领市场的一席之地，就必须立足自身的优势，着力发展高档技术，不断创新。虽然摇臂钻具有较大的发展前景，但并不能盲目跟风，在不断提升数控技术的同时，要发展出自身的优势。机床企业要针对用户需圆管穿孔器设计29求，勇于竞标高端装备，以此促进自主创新；要在冷静反思的基础上，控制产能的盲目扩张，强化研发及试验条件建设；把质量、可靠性、精度保持性、功能和附配件完整性等用户关心的指标置于更优先的位置。此次设计的圆管穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于圆管、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。作为一个专用管道孔加工设备，提高加工效率和保证质量将是亮点，实现穿孔器多档变速，满足对不同管道的加工，让加工时间更省。钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。52经济性分析任何一个较为复杂的机械零件，都有不同的加工工艺方案，特别是一个新产品，从开发设计，试制，小批量投产到产品发展和成熟时期的大批量生产，都要经历不同的生产批量过程。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批量来确定其工艺方案，现以圆管结合件为例，说明在不同生产批量情况下，如何合理选择定位基准，采用适宜的生产设备和工艺手段，以保证加工质量可靠，满足市场的需求。达到生产批量的能力，同时投资小，见效快，成本低，从而获得企业的最大经济效益。零件的生产批量是决定采用单工位，多工位或自动线，还是按照中小批生产特点来设计组合机床的重要因素。从工件的外型及轮廓尺寸看，可以采取单工位固定式夹具的机床配置形式。圆管的年产量为10000/年，单班制，且圆管零件的尺寸较大，故采用单工位机床加工。53市场分析设计圆管穿孔器专用设备，生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少；而且穿孔器操纵方便、省力、容易掌握，不易发生操作错误和故障，不仅能减轻工人的劳动强度，保证工人的安全，穿孔器还能提高管道孔加工的质量，提高生产率，缩短加工时间。可以为圆管生产厂家、化工、石油生产企业的孔加工设备的设计提供设计参考。广东技术师范学院天河学院30总结经过大学的四年学习，我们学习了大学的全部基础课程和专业课程，在此基础上，我们已经穿插的进行了许多次的课程设计减速箱设计、金工制图课程设计等，还有每个学期不同周期的课程实践金工实习，生产工艺实习、毕业实习等，然而也是这些课程设计和课程实践使我认识和熟悉本专业的基础知识和实践过程，为我更好的完成毕业设计打下良好的基础。这次毕业设计是对我们大学四年所学知识的综合运用，也是对我们